Цветовая температура - Color temperature

Не путать с Теплые и прохладные цвета.

В CIE 1931 х, у пространство цветности, также показывающее цветность источников света черного тела при различных температурах (Планковский локус ), а линии постоянного коррелированная цветовая температура.

В цветовая температура источника света температура идеального чёрный радиатор который излучает свет цвета, сопоставимого с цветом источника света. Цветовая температура - это характеристика видимый свет который имеет важные приложения в освещение, фотография, видеосъемка, издательский, производство, астрофизика, садоводство, и другие поля. На практике цветовая температура имеет значение только для источников света, которые на самом деле в некоторой степени соответствуют излучению какого-то черного тела, то есть свет в диапазоне от красного до оранжевого, от желтого до белый до голубовато-белого цвета; нет смысла говорить о цветовой температуре, например, зеленого или фиолетового света. Цветовую температуру принято выражать в кельвины, используя символ K, a единица измерения для абсолютной температуры.

Цветовые температуры свыше 5000 К называются «холодными цветами» (голубоватыми), а более низкие цветовые температуры (2700–3000 К) называются «теплыми цветами» (желтоватыми). «Теплый» в этом контексте является аналогией излучаемого теплового потока традиционных лампы накаливания а не температуру. Спектральный пик света теплых тонов ближе к инфракрасному, и большинство естественных источников света теплых тонов излучают значительное инфракрасное излучение. Тот факт, что «теплое» освещение в этом смысле на самом деле имеет более «холодную» цветовую температуру, часто приводит к путанице.^[1]

Категоризация различного освещения

Температура	Источник
1700 К	Матричные натриевые лампы низкого давления (LPS / SOX)
1850 К	Пламя свечи, закат / восход
2400 К	Стандартные лампы накаливания
2550 К	Мягкие белые лампы накаливания
2700 К	Компактные люминесцентные и светодиодные лампы «мягкий белый»
3000 К	Компактные люминесцентные и светодиодные лампы теплого белого цвета
3200 К	Студийные лампы, фотоналивки, так далее.
3350 К	Студия "CP" light
5000 К	Горизонт дневной свет
5000 К	Трубчатые люминесцентные лампы или холодный белый / дневной свет компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)
5500 - 6000 К	Вертикальный дневной свет, электронная вспышка
6200 К	Ксеноновая лампа с короткой дугой  [2]
6500 К	Дневной свет, пасмурно
6500 - 9500 К	ЖК-экран или ЭЛТ-экран
15,000 - 27 000 К	Ясное голубое небо к полюсу
Эти температуры просто характерны; могут быть значительные различия

В черное тело сияние (B_λ) от длины волны (λ) для видимый спектр. Вертикальные оси Закон планка графики, на которых строится эта анимация, были пропорционально преобразованы, чтобы сохранить равные площади между функциями и горизонтальной осью для длин волн 380–780 нм. K обозначает цветовую температуру в кельвины, а M обозначает цветовую температуру в обратных микро градусах.

Цветовая температура электромагнитное излучение испускается из идеального черное тело определяется как температура его поверхности в кельвины, или альтернативно в микровзаимные степени (погрязла).^[3] Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.

В той степени, в которой горячая поверхность излучает тепловое излучение но это не идеальный излучатель для черного тела, цветовая температура света не является фактической температурой поверхности. An лампа накаливания Свет - это тепловое излучение, а лампочка приближается к идеальному излучателю черного тела, поэтому ее цветовая температура по сути является температурой нити накала. Таким образом, относительно низкая температура излучает тусклый красный цвет, а высокая температура излучает почти белый цвет традиционной лампы накаливания. Рабочие-металлисты могут судить о температуре горячих металлов по их цвету, от темно-красного до оранжево-белого и затем белого (см. Красная жара ).

Многие другие источники света, такие как флюоресцентные лампы, или светодиоды (Светодиоды ) излучают свет в основном за счет процессов, отличных от теплового излучения. Это означает, что испускаемое излучение не имеет формы спектр черного тела. Этим источникам присваивается так называемый коррелированная цветовая температура (CCT). CCT - это цветовая температура черного радиатора, который восприятие цвета человеком максимально соответствует свету от лампы. Поскольку такое приближение не требуется для лампы накаливания, CCT для лампы накаливания - это просто ее нескорректированная температура, полученная при сравнении с излучателем черного тела.

Солнце

В солнце близко приближается к радиатору черного тела. Эффективная температура, определяемая общей мощностью излучения на квадратную единицу, составляет около 5780 К.^[4] Цветовая температура Солнечный свет над атмосферой около 5900 К.^[5]

Солнце может казаться с Земли красным, оранжевым, желтым или белым, в зависимости от его позиция в небе. Изменение цвета Солнца в течение дня в основном является результатом рассеяние солнечного света, а не из-за изменений излучения черного тела. Рэлеевское рассеяние солнечного света Атмосфера Земли вызывает синий цвет неба, которое имеет тенденцию рассеивать синий свет больше, чем красный свет.

Немного дневной свет рано утро и поздно после полудня (в золотые часы ) имеет более низкую («более теплую») цветовую температуру из-за повышенной рассеяние более коротковолнового солнечного света атмосферные частицы - ан оптическое явление называется Эффект Тиндаля.

Дневной свет имеет спектр, аналогичный спектру черного тела с коррелированной цветовой температурой 6500 K (D65 стандарт просмотра) или 5500 K (стандарт фотопленки со сбалансированным дневным светом).

Оттенки локуса Планка на линейной шкале (значения в кельвинах)

Для цветов, основанных на теории черного тела, синий цвет возникает при более высоких температурах, а красный - при более низких температурах. Это противоположно культурным ассоциациям, приписываемым цветам, в которых «красный» означает «горячий», а «синий» - «холодный».^[6]

Приложения

Освещение

Сравнение цветовой температуры обычных электрических ламп

При освещении интерьеров зданий часто важно учитывать цветовую температуру освещения. Более теплый (то есть с более низкой цветовой температурой) свет часто используется в общественных местах для расслабления, а более холодный (с более высокой цветовой температурой) свет используется для повышения концентрации внимания, например, в школах и офисах.^[7]

Диммирование CCT для светодиодной технологии считается сложной задачей, поскольку эффекты биннинга, возраста и температурного дрейфа светодиодов изменяют фактическое значение цвета. Здесь системы обратной связи используются, например, с датчиками цвета, для активного мониторинга и управления выводом цвета нескольких светодиодов смешивания цветов.^[8]

Аквакультура

В рыбоводство, цветовая температура имеет разные функции и фокусы в разных отраслях.

• В пресноводных аквариумах цветовая температура обычно важна только для создания более привлекательного изображения.^{[нужна цитата ]} Свет, как правило, проектируется так, чтобы создавать привлекательный спектр, иногда уделяя второстепенное внимание сохранению живых растений в аквариумах.
• В соленой воде / рифе аквариум, цветовая температура - важная часть здоровья аквариума. В пределах от 400 до 3000 нанометров свет с более короткой длиной волны может проникать глубже в воду чем длиннее волны,^[9][10][11] обеспечение необходимых источников энергии для водорослей, обитающих в кораллах (и поддерживающих их). Это эквивалентно увеличению цветовой температуры с увеличением глубины воды в этом спектральном диапазоне. Поскольку кораллы обычно обитают на мелководье и получают интенсивный прямой тропический солнечный свет, когда-то основное внимание уделялось моделированию этой ситуации с помощью 6500 K источников света. Между тем, источники света с более высокой температурой стали более популярными, сначала с 10000 К, а в последнее время с 16000 К и 20000 К.^{[нужна цитата ]} Актиническое освещение в фиолетовом конце видимого диапазона (420–460 нм) используется для обеспечения возможности ночного просмотра без увеличения цветения водорослей или усиления фотосинтеза, а также для того, чтобы флуоресцентный цвета многих кораллов и рыб «всплывают», создавая более яркие аквариумы.

Цифровая фотография

В цифровая фотография, термин «цветовая температура» иногда относится к переназначению значений цвета для имитации колебаний окружающей цветовой температуры. Большинство цифровых камер и программного обеспечения для необработанных изображений предоставляют предустановки, имитирующие определенные параметры окружающей среды (например, солнечно, облачно, вольфрам и т. Д.), В то время как другие позволяют явно вводить значения баланса белого в градусах Кельвина. Эти настройки изменяют значения цвета по сине-желтой оси, в то время как некоторые программы включают дополнительные элементы управления (иногда помеченные как «оттенок»), добавляющие пурпурно-зеленую ось, и в некоторой степени являются произвольными и являются предметом художественной интерпретации.^[12]

Фотопленка

Фотографическая эмульсионная пленка не реагирует на цвет освещения так же, как сетчатка глаза или зрительное восприятие человека. Объект, который кажется наблюдателю белым, может оказаться на фотографии очень синим или оранжевым. В цветовой баланс может потребоваться корректировка во время печати для получения нейтральной цветной печати. Степень этой коррекции ограничена, поскольку цветная пленка обычно имеет три слоя, чувствительных к разным цветам, и при использовании под «неправильным» источником света каждый слой может не реагировать пропорционально, создавая странные цветовые оттенки в тенях, хотя средние тона могут были правильно сбалансированы по белому при увеличении. Источники света с прерывистым спектром, такие как люминесцентные лампы, также не могут быть полностью скорректированы при печати, поскольку один из слоев, возможно, вообще не записал изображение.

Фотопленка предназначена для определенных источников света (чаще всего пленка дневного света и вольфрамовая пленка ), и при правильном использовании создаст отпечаток нейтрального цвета. Соответствие чувствительность пленки к цветовой температуре источника света - это один из способов сбалансировать цвет. Если в помещении используется вольфрамовая пленка с лампами накаливания, желтовато-оранжевый свет вольфрам лампы накаливания будут отображаться на фотографии как белые (3200 K). Цветная негативная пленка почти всегда сбалансирована по дневному свету, поскольку предполагается, что цвет можно регулировать при печати (с ограничениями, см. Выше). Цветная прозрачная пленка, являющаяся последним артефактом в процессе, должна соответствовать источнику света, или для коррекции цвета необходимо использовать фильтры.

Фильтры на объектив камеры, или цветные гели над источником (ами) света может использоваться для корректировки цветового баланса. При съемке с источником голубоватого света (высокая цветовая температура), например, в пасмурный день, в тени, при оконном освещении или при использовании вольфрамовой пленки с белым или синим светом, желтовато-оранжевый фильтр исправит это. Для съемки с пленкой дневного света (откалиброванной до 5600 K) при более теплых (низкая цветовая температура) источниках света, таких как закаты, свечи или вольфрамовое освещение можно использовать голубоватый (например, # 80A) фильтр. Необходимы более тонкие фильтры, чтобы скорректировать разницу, скажем, между вольфрамовыми лампами 3200 K и 3400 K или исправить слегка голубой оттенок некоторых ламп-вспышек, который может составлять 6000 K.^[13]

Если имеется более одного источника света с различными цветовыми температурами, один из способов сбалансировать цвет - использовать пленку дневного света и разместить гелевые фильтры для коррекции цвета над каждым источником света.

Фотографы иногда используют измерители цветовой температуры. Обычно они предназначены для считывания только двух областей видимого спектра (красного и синего); более дорогие читают три региона (красный, зеленый и синий). Однако они неэффективны с такими источниками, как люминесцентные или газоразрядные лампы, свет которых различается по цвету, и его труднее исправить. Поскольку этот свет часто бывает зеленоватым, его можно исправить с помощью пурпурного фильтра. Более сложный колориметрия инструменты можно использовать, если таких счетчиков нет.^[13]

Настольная издательская система

В индустрии настольных издательских систем важно знать цветовую температуру монитора. Программное обеспечение для согласования цветов, такое как Apple ColorSync для Mac OS измеряет цветовую температуру монитора, а затем соответствующим образом регулирует ее настройки. Это позволяет цвету на экране более точно соответствовать цвету печати. Общие цветовые температуры монитора, а также соответствие стандартные источники света в круглых скобках:

• 5000 К (CIE D50)
• 5500 К (CIE D55)
• 6500 К (D65 )
• 7500 К (CIE D75)
• 9300 К

D50 - научное сокращение для стандартный источник света: спектр дневного света при коррелированной цветовой температуре 5000 K. Аналогичные определения существуют для D55, D65 и D75. Обозначения, такие как D50 используются для классификации цветовой температуры световые столы и смотровые кабинки. При просмотре цветной слайд за световым столом важно правильно сбалансировать свет, чтобы цвета не смещались в сторону красного или синего.

Цифровые фотоаппараты, веб-графика, DVD и т.д., обычно рассчитаны на цветовую температуру 6500 К. В стандарт sRGB обычно используется для изображений в Интернете, предусматривает (среди прочего) дисплей 6500K белая точка.

ТВ, видео и цифровые фотоаппараты

В NTSC и PAL Телевизионные нормы требуют, чтобы экран телевизора, соответствующий требованиям, отображал электрически черно-белый сигнал (минимальная насыщенность цвета) при цветовой температуре 6500 К. На многих телевизорах потребительского класса это требование очень заметно. Однако в более дорогих телевизорах потребительского уровня можно настроить цветовую температуру до 6500 K с помощью предварительно запрограммированных настроек или пользовательской калибровки. Текущие версии ATSC явным образом требуют включения данных о цветовой температуре в поток данных, но старые версии ATSC позволяли опускать эти данные. В этом случае текущие версии ATSC ссылаются на стандарты колориметрии по умолчанию в зависимости от формата. Оба упомянутых стандарта определяют цветовую температуру 6500 К.

Большинство видео- и цифровых фотоаппаратов могут регулировать цветовую температуру, увеличивая изображение объекта белого или нейтрального цвета и устанавливая ручной «баланс белого» (сообщая камере, что «этот объект белый»); затем камера показывает истинный белый цвет как белый и соответствующим образом настраивает все остальные цвета. Баланс белого особенно важен в помещении при флуоресцентном освещении и при перемещении камеры из одного освещения в другое. Большинство камер также имеют функцию автоматического баланса белого, которая пытается определить цвет света и соответствующим образом скорректировать. Хотя эти настройки когда-то были ненадежными, в современных цифровых камерах они значительно улучшены и обеспечивают точный баланс белого в самых разных условиях освещения.

Художественное приложение с контролем цветовой температуры

Дом наверху кажется светло-кремовым в полдень, но здесь в тусклом свете перед полным рассветом он кажется голубовато-белым. Обратите внимание на цветовую температуру восхода солнца на заднем плане.

видео операторы может балансировать белый объект, который не является белым, преуменьшая цвет объекта, используемого для балансировки белого. Например, они могут привнести в изображение больше тепла, уравновешивая белый цвет с чем-то светло-голубым, например, выцветшей синей джинсовой тканью; Таким образом, балансировка белого может заменить фильтр или осветительный гель, когда они недоступны.

Кинематографистов не делают «баланс белого» так, как операторы видеокамер; они используют такие методы, как фильтры, выбор пленки, предварительная перепрошивка, а после стрельбы цветовая оценка как путем экспонирования в лабораториях, так и в цифровом виде. Кинематографисты также тесно сотрудничают с декораторами и световыми бригадами для достижения желаемых цветовых эффектов.^[14]

Художники считают, что большинство пигментов и бумаги имеют холодный или теплый оттенок, поскольку человеческий глаз может уловить даже незначительное количество насыщенности. Серый, смешанный с желтым, оранжевым или красным - это «теплый серый». Зеленый, синий или фиолетовый создают «холодные оттенки серого». Обратите внимание, что это ощущение температуры противоположно ощущению реальной температуры; более синий описывается как «холоднее», даже если он соответствует более высокой температуре черное тело.

«Теплый» серый	«Классный» серый
Смешивается с 6% желтым.	Смешивается с 6% синим.

Художники по свету иногда выбирают фильтры по цветовой температуре, обычно соответствует теоретически белому свету. Поскольку приспособления, использующие увольнять лампы такого типа излучают свет со значительно более высокой цветовой температурой, чем вольфрамовые лампы, использование этих двух вместе потенциально может дать резкий контраст, поэтому иногда приборы с HID лампы, обычно производящие свет 6000–7000 К, оснащены фильтрами 3200 К для имитации вольфрамового света. Светильники с функциями смешивания цветов или с несколькими цветами (включая 3200 K) также способны излучать вольфрамоподобный свет. Цветовая температура также может быть фактором при выборе лампы, поскольку у каждого из них, вероятно, разная цветовая температура.

Коррелированная цветовая температура

Лог-лог-графики максимальная длина волны излучения и сияющий выход против черное тело температура - красные стрелки показывают, что 5780 К черные тела имеют максимальную длину волны 501 нм и 63,3 МВт / м² сияющий выход

В коррелированная цветовая температура (CCT, T_cp) - это температура планковского излучателя, воспринимаемый цвет которого наиболее близок к цвету данного стимула при той же яркости и при определенных условиях просмотра.

— CIE / IEC 17.4: 1987, Международный словарь по освещению (ISBN  3900734070)^[15]

Мотивация

Черное тело радиаторы являются эталоном, по которому оценивается белизна источников света. Черное тело можно описать по его температуре и излучает свет определенного оттенка, как показано выше. Этот набор цветов называется цветовая температура. По аналогии, почти планковские источники света, такие как некоторые флуоресцентный или же газоразрядные лампы высокой интенсивности можно судить по их коррелированной цветовой температуре (CCT), температуре планковского радиатора, цвет которого лучше всего им соответствует. Для спектров источников света, не являющихся планковскими, сопоставление их со спектром черного тела не определено; концепция коррелированной цветовой температуры была расширена, чтобы сопоставить такие источники, насколько это возможно, на одномерной шкале цветовой температуры, где «насколько возможно» определяется в контексте объективного цветового пространства.

Фон

Диаграмма Джадда (r, g). Концентрические кривые указывают места постоянного чистота.

Треугольник Максвелла Джадда. Планковский локус серым цветом. Перевод из трехлинейных координат в декартовы координаты приводит к следующей диаграмме.

Пространство однородной цветности Джадда (UCS) с планковским локусом и изотермами от 1000 K до 10000 K, перпендикулярными этому локусу. Джадд рассчитал изотермы в этом пространстве, прежде чем перевести их обратно в пространство цветности (x, y), как показано на диаграмме вверху статьи.

Крупный план локуса Планка в UCS CIE 1960 с изотермами в Mireds. Обратите внимание на равномерный интервал изотерм при использовании шкалы обратных температур и сравните с аналогичным рисунком ниже. Равномерный интервал изотерм на локусе означает, что шкала майреда является лучшей мерой воспринимаемой разницы в цвете, чем шкала температур.

Идея использования планковских радиаторов в качестве критерия для оценки других источников света не нова.^[16] В 1923 году, написав о «классификации источников света в зависимости от качества цвета ... температуры источника как показателя качества цвета», Прист по существу описал CCT в том виде, в котором мы понимаем его сегодня, дошло до того, что использовал термин «видимая цветовая температура», и проницательно различают три случая:^[17]

• «Те, для которых спектральное распределение энергии идентично тому, которое дается формулой Планка».
• «Те, для которых спектральное распределение энергии не идентично тому, которое дается формулой Планка, но все же имеет такую ​​форму, что качество вызываемого цвета такое же, как и у энергии от планковского излучателя в заданная цветовая температура ".
• «Те, для которых спектральное распределение энергии таково, что цвет может быть сопоставлен только приблизительно с помощью стимула планковской формы спектрального распределения».

В 1931 году произошло несколько важных событий. В хронологическом порядке:

1. Раймонд Дэвис опубликовал статью о «коррелированной цветовой температуре» (его термин). Ссылаясь на Планковский локус на диаграмме r-g он определил CCT как среднее значение «температур первичных компонентов» (RGB CCTs), используя трилинейные координаты.^[18]
2. CIE объявил Цветовое пространство XYZ.
3. Дин Б. Джадд опубликовал статью о природе "наименее заметные различия «по отношению к хроматическим стимулам. Эмпирическим путем он определил, что различие в ощущениях, которое он назвал ΔE за «дискриминационный шаг между цветами ... Empfindung"(По-немецки сенсация) пропорционально расстоянию между цветами на диаграмме цветности. Ссылаясь на диаграмму цветности (r, g), изображенную в стороне, он предположил, что^[19]

KΔE = |c₁ − c₂| = макс (|р₁ − р₂|, |грамм₁ − грамм₂|).

Эти разработки проложили путь к разработке новых пространств цветности, которые больше подходят для оценки коррелированных цветовых температур и различий цветности. Объединив понятия цветовой разницы и цветовой температуры, Прист заметил, что глаз чувствителен к постоянным различиям в «обратной» температуре:^[20]

Разница в один микровзаимная степень (μrd) достаточно представляет сомнительно заметную разницу при наиболее благоприятных условиях наблюдения.

Прист предложил использовать «шкалу температуры как шкалу для последовательного расположения цветностей нескольких источников света». В течение следующих нескольких лет Джадд опубликовал еще три важных статьи:

Первый проверил находки Приста,^[17] Дэвис,^[18] и Джадд,^[19] с бумагой о чувствительности к изменению цветовой температуры.^[21]

Второй предложил новое пространство цветности, руководствуясь принципом, который стал святым Граалем цветовых пространств: единообразие восприятия (расстояние цветности должно быть соизмеримо с разницей восприятия). С помощью проективное преобразование Джадд нашел более "однородное пространство цветности" (UCS), в котором можно было найти CCT. Джадд определил «ближайшую цветовую температуру», просто найдя точку на Планковский локус ближайший к цветности стимула на Максвелл с цветной треугольник, изображенный в стороне. В матрица преобразования он использовал для преобразования трехцветных значений X, Y, Z в координаты R, G, B.^[22]

${displaystyle {egin{bmatrix}RGBend{bmatrix}}={egin{bmatrix}3.1956&2.4478&-0.1434-2.5455&7.0492&0.9963�.0000&0.0000&1.0000end{bmatrix}}{egin{bmatrix}XYend{bmatrix}}.}$

Отсюда можно найти эти цветности:^[23]

${displaystyle u={frac {0.4661x+0.1593y}{y-0.15735x+0.2424}},quad v={frac {0.6581y}{y-0.15735x+0.2424}}.}$

На третьем изображено место изотермической цветности на CIE 1931 х, у диаграмма цветности.^[24] Поскольку изотермические точки образуются нормали на его диаграмме UCS преобразование обратно в плоскость xy показало, что они все еще являются линиями, но больше не перпендикулярны локусу.

Диаграмма «равномерной шкалы цветности» МакАдама; упрощение UCS Джадда.

Расчет

Идея Джадда об определении ближайшей точки к планковскому локусу на однородном пространстве цветности актуальна. В 1937 году МакАдам предложил «модифицированную диаграмму шкалы однородной цветности», основанную на некоторых упрощающих геометрических соображениях:^[25]

${displaystyle u={frac {4x}{-2x+12y+3}},quad v={frac {6y}{-2x+12y+3}}.}$

Это пространство цветности (u, v) стало Цветовое пространство CIE 1960, который до сих пор используется для расчета CCT (хотя МакАдам не разрабатывал его с этой целью).^[26] Использование других пространств цветности, таких как u'v ', приводит к нестандартным результатам, которые, тем не менее, могут иметь значение для восприятия.^[27]

Крупным планом CIE 1960 UCS. Изотермы перпендикулярны планковскому локусу и нарисованы, чтобы указать максимальное расстояние от локуса, на котором CIE считает коррелированную цветовую температуру значимой: ${displaystyle Delta uv=pm 0.05}$

Расстояние от локуса (т. Е. Степень отклонения от черного тела) традиционно указывается в единицах измерения ${displaystyle Delta uv}$; положительный для точек выше локуса. Эта концепция расстояния превратилась в Дельта E, который продолжает использоваться и сегодня.

Метод Робертсона

До появления мощных персональные компьютеры, было принято оценивать коррелированную цветовую температуру путем интерполяции из справочных таблиц и диаграмм.^[28] Самый известный из таких методов - метод Робертсона,^[29] кто воспользовался относительно равномерным интервалом шкалы майреда (см. выше) для расчета CCT T_c с помощью линейная интерполяция замороженных значений изотермы:^[30]

Расчет CCT T_c соответствующая координате цветности ${displaystyle scriptstyle (u_{T},v_{T})}$ в CIE 1960 UCS.

${displaystyle {frac {1}{T_{c}}}={frac {1}{T_{i}}}+{frac { heta _{1}}{ heta _{1}+ heta _{2}}}left({frac {1}{T_{i+1}}}-{frac {1}{T_{i}}}ight),}$

куда ${displaystyle T_{i}}$ и ${displaystyle T_{i+1}}$ цветовые температуры изотерм поиска и я выбирается так, что ${displaystyle T_{i}<T_{c}<T_{i+1}}$. (Кроме того, тестовая цветность находится между двумя соседними линиями, для которых ${displaystyle d_{i}/d_{i+1}<0}$.)

Если изотермы достаточно плотные, можно предположить ${displaystyle heta _{1}/ heta _{2}approx sin heta _{1}/sin heta _{2}}$, что приводит к

${displaystyle {frac {1}{T_{c}}}={frac {1}{T_{i}}}+{frac {d_{i}}{d_{i}-d_{i+1}}}left({frac {1}{T_{i+1}}}-{frac {1}{T_{i}}}ight).}$

Расстояние от тестовой точки до я-я изотерма определяется выражением

${displaystyle d_{i}={frac {(v_{T}-v_{i})-m_{i}(u_{T}-u_{i})}{sqrt {1+m_{i}^{2}}}},}$

куда ${displaystyle (u_{i},v_{i})}$ - координата цветности я-я изотерма на локусе Планка и м_я это изотерма склон. Поскольку он перпендикулярен геометрическому месту, отсюда следует, что ${displaystyle m_{i}=-1/l_{i}}$ куда л_я наклон геометрического места в ${displaystyle (u_{i},v_{i})}$.

Меры предосторожности

Хотя CCT можно вычислить для любой координаты цветности, результат имеет смысл только в том случае, если источники света почти белые.^[31] CIE рекомендует, чтобы «концепция коррелированной цветовой температуры не использовалась, если цветность тестового источника отличается более чем на [${displaystyle scriptstyle Delta _{uv}=5 imes 10^{-2}}$] от планковского радиатора ".^[32]За пределами определенного значения ${displaystyle scriptstyle Delta uv}$, координата цветности может быть эквидистантной по отношению к двум точкам локуса, вызывая неоднозначность в CCT.

Приближение

Если рассматривать узкий диапазон цветовых температур - наиболее практичным случаем являются те, которые инкапсулируют дневной свет, - можно аппроксимировать планковское геометрическое место, чтобы вычислить CCT в терминах координат цветности. Следуя наблюдению Келли, изотермы пересекаются в фиолетовой области около (Икс = 0.325, у = 0.154),^[28] МакКеми предложил это кубическое приближение:^[33]

${displaystyle CCT(x,y)=-449n^{3}+3525n^{2}-6823.3n+5520.33,}$

куда п = (Икс − Икс_е)/(у - у_е) - линия обратного наклона, а (Икс_е = 0.3320, у_е = 0.1858) это «эпицентр»; довольно близко к точке пересечения, упомянутой Келли. Максимальная абсолютная погрешность для цветовых температур от 2856 K (источник света A) до 6504 K (D65 ) меньше 2 К.

Более недавнее предложение, использующее экспоненциальные термины, значительно расширяет применимый диапазон, добавляя второй эпицентр для высоких цветовых температур:^[34]

${displaystyle CCT(x,y)=A_{0}+A_{1}exp(-n/t_{1})+A_{2}exp(-n/t_{2})+A_{3}exp(-n/t_{3})}$

куда п как и раньше, а другие константы определены ниже:

	3–50 кК	50–800 кК
Иксе	0.3366	0.3356
уе	0.1735	0.1691
А0	−949.86315	36284.48953
А1	6253.80338	0.00228
т1	0.92159	0.07861
А2	28.70599	5.4535×10^−36
т2	0.20039	0.01543
А3	0.00004
т3	0.07125

Автор предлагает использовать низкотемпературное уравнение, чтобы определить, нужны ли более высокотемпературные параметры.

Обратный расчет, от цветовой температуры до соответствующих координат цветности, обсуждается в Планковский годограф § Аппроксимация.

Индекс цветопередачи

В CIE индекс цветопередачи (CRI) - это метод определения того, насколько хорошо освещенность восьми участков образца сравнивается с освещением от эталонного источника. Приведенные вместе CRI и CCT дают численную оценку того, какой эталонный (идеальный) источник света лучше всего приближается к конкретному искусственному свету, и в чем разница. Видеть Индекс цветопередачи для полной статьи.

Спектральное распределение мощности

Характерные спектральные распределения мощности (SPD) для лампа накаливания (слева) и флюоресцентная лампа (верно). По горизонтальной оси отложены длины волн в нанометры, а вертикальные оси показывают относительную интенсивность в условных единицах.

Источники света и осветительные приборы могут характеризоваться их спектральное распределение мощности (СПД). Относительные кривые SPD, предоставленные многими производителями, могли быть получены с использованием 10нм приращения или более на их спектрорадиометр.^[35] В результате получается более плавный ("более полный спектр ") распределения мощности, чем у лампы на самом деле. Из-за их скачкообразного распределения рекомендуется использовать гораздо более мелкие приращения для измерения флуоресцентных ламп, а это требует более дорогого оборудования.

Цветовая температура в астрономии

В астрономия, цветовая температура определяется локальным наклоном SPD на данной длине волны или, на практике, диапазоном длин волн. Учитывая, например, цветовые величины B и V которые откалиброваны, чтобы быть равными для Звезда A0V (например. Вега ), цветовая температура звезды ${displaystyle T_{C}}$ дается температурой, для которой индекс цвета ${displaystyle B-V}$ радиатора черного тела подходит звездный. Кроме ${displaystyle B-V}$, можно использовать и другие показатели цвета. Цветовая температура (а также коррелированная цветовая температура, определенная выше) может сильно отличаться от эффективной температуры, определяемой потоком излучения на поверхности звезды. Например, цветовая температура звезды A0V составляет около 15000 К по сравнению с эффективной температурой около 9500 К.^[36]

• 

  Характерное спектральное распределение мощности звезды A0V (Т_эфф = 9500 К, ср. Вега ) по сравнению со спектрами черного тела. Спектр черного тела 15000 K (пунктирная линия) соответствует видимой части звездного SPD намного лучше, чем черное тело 9500 K. Все спектры нормализованы для пересечения на 555 нанометрах.

Смотрите также

• Температура яркости
• Цветовой баланс
• Эффективная температура
• Кривая Круитгофа
• Световая отдача
• Цветовая метамерия
• Чрезмерное освещение
• Белизна

Рекомендации

1. См. Раздел комментариев на LightNowBlog.com статья В архиве 2017-03-07 в Wayback Machine по рекомендациям Американская медицинская ассоциация отдавать предпочтение LED-освещению с кулер цветовая температура (т.е. грелка цвет).
2. "OSRAM SYVLANIA XBO" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 03.03.2016.
3. Уоллес Робертс Стивенс (1951). Принципы освещения. Констебль.
4. Уильямс, Д. Р. (2004). "Информационный бюллетень Sun". НАСА. В архиве из оригинала от 06.12.2013. Получено 2010-09-27.
5. «Принципы дистанционного зондирования». CRISP. В архиве из оригинала от 2012-07-02. Получено 2012-06-18.
6. Крис Джордж (2008). Освоение фотографии с цифровой вспышкой: полное справочное руководство. Стерлинг. п. 11. ISBN  978-1-60059-209-6.
7. Рюдигер Пашотта (2008). Энциклопедия лазерной физики и техники. Wiley-VCH. п. 219. ISBN  978-3-527-40828-3.
8. Томас Нимц, Фредрик Хейлер и Кевин Дженсен (2012). «Датчики и управление обратной связью многоцветных светодиодных систем». Led Professional Review: тенденции и технологии будущих световых решений. LED Professional: 2–5. ISSN  1993-890X. Архивировано из оригинал на 2014-04-29.
9. Чаплин, Мартин. «Спектр водопоглощения». В архиве из оригинала от 17.07.2012. Получено 2012-08-01.
10. Папа Р. М., Фрай Э. С. (1997). «Спектр поглощения (380–700 нм) чистой воды. II. Интегрирующие измерения полости». Прикладная оптика. Оптическое общество Америки. 36 (33): 8710–8723. Bibcode:1997ApOpt..36.8710P. Дои:10.1364 / AO.36.008710. PMID  18264420.
11. Джерлов Н. Г. (1976). Морская оптика. Серия Elsevie Oceanography. 14. Амстердам: Научное издательство Elsevier. С. 128–129. ISBN  0-444-41490-8. В архиве с оригинала 21 декабря 2017 г.. Получено 1 августа, 2012.
12. Керн, Крис. «Проверка реальности: неоднозначность и амбивалентность в цифровой цветной фотографии». В архиве из оригинала от 22.07.2011. Получено 2011-03-11.
13. Präkel, Дэвид (28 февраля 2013 г.). Основы фотографии 02: Освещение. Bloomsbury Publishing. ISBN  978-2-940447-55-8.
14. Браун, Блейн (2016-09-15). Кинематография: теория и практика: создание изображений для кинематографистов и режиссеров. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-1-317-35927-2.
15. Борбели, Акош; Самсон, Арпад; Шанда, Янош (декабрь 2001 г.). «Новый взгляд на концепцию коррелированной цветовой температуры». Исследование и применение цвета. 26 (6): 450–457. Дои:10.1002 / col.1065. Архивировано из оригинал на 2009-02-05.
16. Хайд, Эдвард П. (июнь 1911 г.). «Новое определение селективного излучения тантала (аннотация)». Физический обзор. Серия I. Американское физическое общество. 32 (6): 632–633. Дои:10.1103 / PhysRevSeriesI.32.632. Такое совпадение цветов является следствием примерно одинакового распределения энергии в видимом спектре.
17. Священник, Ирвин Г. (1923). «Колориметрия и фотометрия дневного · света и ламп накаливания методом вращательного рассеивания». JOSA. 7 (12): 1175–1209. Bibcode:1923JOSA .... 7.1175P. Дои:10.1364 / JOSA.7.001175. Цветовая температура источника - это температура, при которой планковский излучатель будет излучать лучистую энергию, способную вызывать цвет того же качества, что и цвет, вызываемый лучистой энергией рассматриваемого источника.. Цветовая температура не обязательно совпадает с «истинной температурой» источника; но это обстоятельство не имеет никакого значения при использовании цветовой температуры как средства для определения шкалы качества цвета источников света. Для этой цели не требуется никаких знаний ни температуры источника, ни даже его эмиссионных свойств. Все, что необходимо для определения цветовой температуры любого источника света, - это подтверждение того, что цвет источника света имеет такое же качество, что и цвет планковского излучателя при данной температуре..
18. Дэвис, Раймонд (1931). «Коррелированная цветовая температура для источников света». Бюро стандартов, журнал исследований. 7 (4): 659–681. Дои:10.6028 / jres.007.039. Идеальная коррелированная цветовая температура источника света - это абсолютная температура, при которой планковский излучатель излучает компонент лучистой энергии, чтобы вызвать цвет, который из всех планковских цветов наиболее близко приближается к цвету, вызываемому рассматриваемым источником. из исследовательского документа 365
19. Джадд, Дин Б. (1931). «Чувствительность цветности к различиям стимулов». JOSA. 22 (2): 72–108. Дои:10.1364 / JOSA.22.000072.
20. Священник, Ирвин Г. (февраль 1933 г.). «Предлагаемая шкала для использования при определении цветности ламп накаливания и различных фаз дневного света». JOSA. 23 (2): 42. Bibcode:1933JOSA ... 23 ... 41P. Дои:10.1364 / JOSA.23.000041.
21. Джадд, Дин Б. (январь 1933 г.). «Чувствительность к изменению цветовой температуры в зависимости от температуры». JOSA. 23 (1): 7. Bibcode:1933JOSA ... 23 .... 7J. Дои:10.1364 / JOSA.23.000007. Относительно (Дэвис, 1931): это более простое утверждение о соотношении спектрального центроида могло быть получено путем объединения двух предыдущих выводов, один из которых был сделан Гибсоном (см. Сноску 10, с. 12) относительно соотношения спектрально-центроид между падающим и проходящим светом для фильтры дневного света, другой - Ленгмюра и Оранджа (Trans. AIEE, 32, 1944–1946 (1913)), касающийся аналогичной зависимости, включающей обратную температуру. Математический анализ, на котором основано это последнее открытие, был позже дан Футом, Молером и Фэирчайлдом, J. Wash. Acad. Sci. 7, 545–549 (1917), и Gage, Trans. I.E.S. 16, 428–429 (1921) также привлекли внимание к этой связи.
22. Джадд, Дин Б. (январь 1935 г.). "Треугольник Максвелла, дающий однородную шкалу цветности" (PDF). JOSA. 25 (1): 24–35. Bibcode:1935JOSA ... 25 ... 24J. Дои:10.1364 / JOSA.25.000024. Важным применением этой системы координат является ее использование для нахождения из любой серии цветов того, который больше всего напоминает соседний цвет той же яркости, например, нахождение ближайшей цветовой температуры для соседнего непланковского стимула. Метод состоит в том, чтобы провести кратчайшую линию от точки, представляющей непланковский стимул, до планковского локуса.
23. Комитет OSA по колориметрии (ноябрь 1944 г.). «Количественные данные и методы колориметрии». JOSA. 34 (11): 633–688. Bibcode:1944JOSA ... 34..633C. Дои:10.1364 / JOSA.34.000633. (рекомендуемое чтение)
24. Джадд, Дин Б. (ноябрь 1936 г.). «Оценка различий цветности и ближайших цветовых температур по стандартной системе координат 1931 I.C.I. колориметрической системы координат» (PDF). JOSA. 26 (11): 421–426. Bibcode:1936JOSA ... 26..421J. Дои:10.1364 / JOSA.26.000421.
25. MacAdam, Дэвид Л. (август 1937 г.). "Проективные преобразования цветовой спецификации I.C.I.". JOSA. 27 (8): 294–299. Bibcode:1937JOSA ... 27..294M. Дои:10.1364 / JOSA.27.000294.
26. Определение коррелированной цветовой температуры CIE (удалено) В архиве 2009-02-05 на Wayback Machine
27. Шанда, Янош; Дани, М. (1977). «Коррелированные расчеты цветовой температуры в диаграмме цветности CIE 1976». Исследование и применение цвета. Wiley Interscience. 2 (4): 161–163. Дои:10.1002 / col.5080020403. Коррелированную цветовую температуру можно рассчитать с помощью новой диаграммы, что приведет к несколько иным результатам, чем результаты, рассчитанные по УФ-диаграмме CIE 1960.
28. Келли, Кеннет Л. (август 1963 г.). «Линии постоянной коррелированной цветовой температуры, основанные на равномерном преобразовании цветности МакАдама (u, v) диаграммы CIE». JOSA. 53 (8): 999–1002. Bibcode:1963JOSA ... 53..999K. Дои:10.1364 / JOSA.53.000999.
29. Робертсон, Алан Р. (ноябрь 1968 г.). «Вычисление коррелированной цветовой температуры и температуры распространения». JOSA. 58 (11): 1528–1535. Bibcode:1968JOSA ... 58.1528R. Дои:10.1364 / JOSA.58.001528.
30. Реализация ANSI C В архиве 2008-04-22 на Wayback Machine, Брюс Линдблум
31. Вальтер, Вольфганг (февраль 1992 г.). «Определение коррелированной цветовой температуры на основе цветовой модели». Исследование и применение цвета. 17 (1): 24–30. Дои:10.1002 / col.5080170107. Концепция коррелированной цветовой температуры полезна только для ламп с точками цветности, близкими к черному корпусу ...
32. Шанда, Янош (2007). «3: Колориметрия CIE». Колориметрия: понимание системы CIE. Wiley Interscience. С. 37–46. Дои:10.1002 / 9780470175637.ch3. ISBN  978-0-470-04904-4.
33. МакКеми, Кэлвин С. (апрель 1992 г.). «Коррелированная цветовая температура как явная функция координат цветности». Исследование и применение цвета. 17 (2): 142–144. Дои:10.1002 / col.5080170211. плюс опечатка Дои:10.1002 / col.5080180222
34. Эрнандес-Андрес, Хавьер; Ли, Р.Л .; Ромеро, Дж (20 сентября 1999 г.). «Расчет коррелированных цветовых температур по всей гамме дневного света и цветности окна в крыше» (PDF). Прикладная оптика. 38 (27): 5703–5709. Bibcode:1999ApOpt..38.5703H. Дои:10.1364 / AO.38.005703. PMID  18324081. В архиве (PDF) с оригинала от 1 апреля 2016 г.
35. Гретага СпектроЛино В архиве 2006-11-10 на Wayback Machine и X-Rite's ColorMunki В архиве 2009-02-05 на Wayback Machine имеют оптическое разрешение 10 нм.
36. Унсельд, Альбрехт; Бодо Бачек (1999). Der neue Kosmos (6 изд.). Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк: Springer. ISBN  3-540-64165-3.

дальнейшее чтение

• Штробель, Лесли; Джон Комптон; Ира Карент; Ричард Закиа (2000). Основные фотографические материалы и процессы (2-е изд.). Бостон: Focal Press. ISBN  0-240-80405-8.
• Вышецкий, Гюнтер; Стайлз, Уолтер Стэнли (1982). «3.11: Температура распределения, цветовая температура и соответствующая цветовая температура». Цветоведение: понятие и методы, количественные данные и формулаæ. Нью-Йорк: Вили. С. 224–229. ISBN  0-471-02106-7.

внешняя ссылка

• Калькулятор Кельвина в RGB из Academo.org
• Бойд, Эндрю. Температура Кельвина в фотографии в The Discerning Photographer.
• Благотворительность, Митчелл. Какого цвета тело чёрное? Значения sRGB соответствуют черным телам различной температуры.
• Линдблум, Брюс. ANSI C реализация метода Робертсона для вычисления коррелированной цветовой температуры цвета в XYZ.
• Konica Minolta Sensing. Язык Света.